Высокотемпературные ядерные реакторы и водородная энергетика Печать

В настоящее время во всем мире ведутся работы по поиску альтернативных видов топлива, которые со временем придут на смену нефти и газу. В энергетике это могут быть уран и торий, уголь и биотопливо при новых, низкоотходных, методах сжигания. Но на транспорте использование силовых установок на этих видах топлива затруднительно в связи с их относительно крупными габаритами.

Наиболее перспективной заменой бензиновому и дизельному моторным топливам может стать водородное топливо, дающее в качестве выхлопа обычный водяной пар. Водород по своей "калорийности" почти в 4 раза превосходит бензин. Сейчас водород производится методом электролиза воды, в основном для нужд химической и нефтехимической промышленности. Этот метод генерации весьма затратен. Между тем, производство водорода в промышленных масштабах может осуществляться с использованием тепловой энергии ядерных высокотемпературных реакторов. Современные проекты таких реакторов обещают понизить себестоимость водородного топлива до уровня цены бензина, а может быть и ниже.

alt alt

Автомобили с водородными двигателями


altВ ОКБМ работы по высокотемпературным газоохлаждаемым реакторам (ВТГР) ведутся с 1974 г. С середины 80-х гг. проект ВГ-400 становится единственным отечественным проектом по технологии высокотемпературных реакторов.

ВТГР является принципиально новым экологически чистым универсальным атомным энергоисточником. Его уникальные свойства – способность вырабатывать тепло с температурой до 1000 oС и высокий уровень безопасности – определяют широкие возможности по использованию этого типа реактора для снабжения теплом технологических производств в различных энергоемких отраслях промышленности (химической, нефтеперерабатывающей, металлургической), для производства электроэнергии с высоким КПД и для экономичного производства водородного топлива.

Высокотемпературные газоохдаждаемые реакторы - расширение сферы применения атомной энергии

  • Производство электроэнергии и коммунального тепла, нефтепереработка и нефтехимия, производство синтетического жидкого топлива из угля, производство водорода;
  • Гибкость топливного цикла без изменения конструкции активной зоны (обогащенный уран, МОХ-топливо на основе энергетического или оружейного плутония, уран-ториевое топливо);
  • Модульная концепция реактора позволяет размещать энергоисточник в непосредственной близости от потребителя;
  • Минимальное количество систем безопасности РУ и АС создают предпосылки для снижения капитальных и эксплуатационных затрат;
  • Глубокое выгорание топлива позволяет осуществлять захоронение выгруженного из реактора топлива без дополнительной переработки;
  • Низкое тепловое воздействие на окружающую среду благодаря высокому коэффициенту использования тепловой энергии реактора.

Особенности ВТГР:

  • Возможность нагрева теплоносителя в реакторе до 950 С;
  • Уникально высокий уровень безопасности.

Указанные особенности обеспечиваются:

  • Специальной конструкцией термостойкого топлива на основе керамических микрочастиц;
  • Использованием графита и углерод-углеродных композитов в качестве конструкционных материалов;
  • Использованием инертного гелия в качестве теплоносителя;
  • Специальной конструкцией реактораЭ, которая устойчива к расплавлению при любых авариях.

 

Другие материалы сайта АО "ОКБМ Африкантов" по теме

Высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы

 

Приложение: современные и перспективные области применения водорода

(в порядке увеличения масштабов его потребления)

Отрасли промышленности - потребители водородаТехнологическое назначение водородаПерспективные масштабы потребления водорода (типовые диапазоны)Способы снабжения водородом соответствующих установок, оборудования и т.п.
Электроника, производство полупроводников, компьютеров Очистка материалов от примесей Малые и сверхмалые, до 2,4 - 2,5 тыс. нм3/сут (до 200 - 220 кг/сут) Электролиз воды на месте потребления, поставка со специализированных производств в баллонах под давлением или в сжиженном виде, разложение метанола или аммиака на месте, поставки водорода в гидридных аккумуляторах
Связь Производство оптических волокон
Фармацевтика Производство большого количества медицинских препаратов, очистка сырья
Научные исследования Создание сверхнизких температур до 14 - 150К путем испарения жидкого водорода (в т.ч. в вакууме)
Учреждения, офисы, население Энергоснабжение компьютеров, мобильных телефонов и т.п.
Малая и средняя энергетика В качестве топлива на водородных топливно - элементных пиковых или маневренных электростанциях Малые и средние, до 12 тыс.нм3/сут (до 1000 кг/сут) Электролиз воды на месте потребления (в т.ч. с использованием возобновляемых видов энергии), поставка со специализированных производств в сжатом или сжиженном виде; малые установки риформинга углеводородов
В качестве топлива в автономных (распределенных системах малой энергетики)
Охлаждение мощных эл. генераторов в качестве теплоносителя
Как консервант энергии: генерирование водорода в часы недогрузок с обратным производством эл. энергии для покрытия пиковых нагрузок энергопотребления
В качестве топлива в газотурбинных установках на водороде
Транспорт (гл. образом автомобили, автобусы) В качестве топлива на водородных топливно-элементных транспортных средствах
В качестве моторного топлива в водородных ДВС транспортных средств
Пищевая промышленность Гидрогенизация жидких пищевых жиров и масел с целью повышения их стойкости к окислительному и термическому воздействию, получение твердых жиров для маргаринов
Гидрогенизация непищевых жиров для производства мыла, а так же кормов для животноводства
Производство заменителей сахара
Создание водородной среды для синтеза пищевых (кормовых) белков (протеинов) микробиологическими организмами
Стекольная промышленность Создание восстановительной атмосферы при производстве стекла и кварца Средние, до 70 - 72 тыс.нм3/сут (до 6.0 т/сут) Паровой и автотермический риформинг, парциальное окисление углеводородного сырья
Металлообработка и машиностроение Создание восстановительной атмосферы против окисления при термообработке металлов (безокислительный нагрев), а так же при прокате и т.п.
Качественная резка и сварка металлов благодаря некоптящемуся высокотемпературному (3100oС пламени)
Черная и цветная металлургия Бездоменное производство губчатого железа Крупные, до 250 тыс.нм3/сут (до 6.0 т/сут) Паровой и автотермический риформинг, парциальное окисление углеводородного сырья
Процессы прямого восстановления металлов из окислов (например, из железных руд)
Технологии порошковой металлургии (получение порошковых Fe, Ti, Ni, Co, Cu)
Отжиг нержавеющей стали в атмосфере водорода
Получение редких и цветных металлов из окислов или кислых растворов (молибдена, вольфрама, кобальта, никеля, германия и т.п.)
Повышение производительности доменных печей заменой части кокса водородосодержащим восстановительным газом (Н2 + СО
Переработка угля и сланцев Производство синтетических жидких топлив, технологии Фишера - Тропша
Производство газообразных синтетических топлив
Вторичные химические и нефтехимические производства Производство перекиси водорода Крупные, до 250 тыс.нм3/сут (до 20 т/сут) Паровой и автотермический риформинг, парциальное окисление углеводородного сырья
Производство уксусного ангидрида
Производство этиленгликоля
Производство изоцианатов (исходных для получения полиуретанов)
Производство ароматиков
Производство пластмасс (полиэтилен, полипропилен и т.п.)
Производство олефинов
Гидрирование альдегидов в спирты
Производство капролактама, альдегидов, кетонов, нафталина
Нефтепереработка Гидроочистка от сернистых соединений нефтепродуктов (газойля, мазута, средних дистиллятов, бензина и т.п.) Крупные, до 250 тыс.нм3/сут (до 20 т/сут) Паровой и автотермический риформинг, парциальное окисление углеводородного сырья
Гидрокрекинг газойлей, тяжелых бензинов, мазутов, гудронов и т.п.
Стабилизация нефтепродуктов путем гидрирования олефинов в бензинах и дизтопливах вторичного происхождения
Гидродеароматизация газойлей, дизтоплив, нафты
Гидродеалкилирование толуола, ксилола и др.
Гидрирование бензола
Производство масел
Базовая химия, производство удобрений Производство аммиака
Производство метанола


Таблица дана по: "Производство и использование водорода. Технико-инвестиционные показатели установок и перспективные направления развития на мировом рынке". Отчет-справочник. ООО "Прима - Химмаш". Спб, 2005.